Portugal - Instituto de Investigação e Inovação em Saúde descobre função “escondida” do ADN associada a doença neurodegenerativa

A ataxia espinocerebelosa tipo 37 é uma doença neurodegenerativa genética rara, cujos sintomas se assemelham aos da doença de Machado-Joseph

Apenas uma pequena parte do nosso ADN (cerca de 2%) contém instruções para a produção de proteínas. Durante muitos anos, pensou-se que os restantes 98% não tinham qualquer função e, por isso, foram considerados «junk DNA» (ADN lixo, em português). Hoje, porém, sabe-se que isto não é verdade, embora muito deste ADN permaneça ainda um mistério. Uma equipa de cientistas do Instituto de Investigação e Inovação em Saúde (i3S) da Universidade do Porto, liderada por Isabel Silveira e José Bessa, tem tentado desvendá-lo, descobrindo recentemente que uma pequena região deste ADN controla a atividade do gene DAB1, essencial para o desenvolvimento e para o funcionamento do cérebro.

O trabalho, agora publicado na revista Cell Reports, revela que esta região não codificante do genoma funciona como um elemento regulador chamado enhancer, o qual controla a ativação do gene DAB1 nas células nervosas. “Este gene faz parte de um sistema que ajuda os neurónios a encontrar o seu lugar no cérebro e a formar ligações corretas entre si”, explica a investigadora Isabel Silveira.

Os cientistas demonstraram, assim, que, na ataxia espinocerebelosa tipo 37 (SCA37), uma doença degenerativa hereditária rara, ocorre o aparecimento anormal de uma pequena sequência de ADN que se repete várias vezes [A, T, T, T, C] precisamente neste enhancer. Longe de ser uma alteração neutra, esta mutação faz com que o gene fique demasiado ativo, levando a uma produção excessiva de DAB1 nos neurónios, com efeitos prejudiciais para a saúde.

Para perceber o impacto desta alteração, a equipa recorreu a diferentes modelos experimentais. “Em células do sistema nervoso de doentes com esta ataxia, obtidas em laboratório, observámos níveis significativamente mais elevados do gene DAB1. Em paralelo, em embriões de peixe-zebra, verificámos que o aumento deste gene afeta o crescimento e a direção dos axónios, estruturas essenciais para a comunicação entre neurónios”, conta Joana Loureiro, primeira autora do estudo. Estas alterações ajudam a explicar as dificuldades motoras características da doença, como a perda de equilíbrio, coordenação motora e fala.

O estudo mostra ainda que esta mutação atua através de um mecanismo particularmente complexo. “Por um lado, altera a forma como o ADN controla a atividade dos genes. Por outro lado, a sequência repetitiva gera moléculas anormais que se acumulam nas células e interferem com o funcionamento normal de proteínas importantes”, acrescenta Isabel Silveira.

Além do aumento de DAB1, os investigadores identificaram alterações na atividade de vários outros genes envolvidos em funções essenciais do sistema nervoso. “Estes efeitos em cadeia poderão ajudar a explicar a sobreposição de sintomas entre esta ataxia e outras doenças neurológicas, como a Doença de Machado-Joseph”, sublinha a investigadora do i3S.

Outro aspeto relevante deste trabalho é a importância das sequências repetitivas do genoma humano. “Durante décadas, estes elementos foram considerados sem função, mas agora acredita-se que podem desempenhar papéis reguladores importantes. Quando alterados, como neste caso, podem contribuir diretamente para o desenvolvimento de doença”, conclui o investigador José Bessa.

Este estudo abre novas perspetivas na compreensão de doenças genéticas associadas ao aumento do número de repetições de pequenas sequências de ADN e destaca a importância de olhar para além dos genes propriamente ditos, explorando também as regiões que controlam a sua atividade. No futuro, este conhecimento poderá contribuir para o desenvolvimento de estratégias terapêuticas mais direcionadas e eficazes. Universidade do Porto - Portugal

Internacional - Cientistas estabelecem diagnóstico mais antigo de doença genética utilizando ADN de indivíduo pré-histórico de há mais de 12 mil anos

Um novo estudo, liderado por Daniel Fernandes, investigador do Centro de Investigação de Antropologia e Saúde (CIAS) da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), relata o diagnóstico mais antigo de uma doença genética em seres humanos anatomicamente modernos — e redefine a nossa visão sobre doenças raras na pré-história.

Através da combinação de técnicas de vanguarda na análise de ADN antigo e genética clínica contemporânea, uma equipa de investigação internacional e multidisciplinar estabeleceu o diagnóstico de ADN mais antigo de uma patologia genética num indivíduo pré-histórico, datado de há mais de 12 mil anos.

Publicado na revista New England Journal of Medicine, o estudo demonstra que os avanços nas técnicas de ADN antigo vão além do mapeamento de populações e migrações humanas, permitindo, igualmente, estabelecer diagnósticos genéticos raros em restos ósseos de indivíduos que viveram há vários milénios.

Esta investigação centra-se num notável enterramento do Paleolítico Superior, com mais de 12 mil anos, descoberto em 1963 na Grotta del Romito, uma gruta no sul de Itália. Dois indivíduos foram depositados em conjunto, num abraço. Um adolescente com encurtamento severo dos membros (Romito 2), jazia envolvido pelos braços de um adulto (Romito 1).

De acordo com os investigadores, não foram encontrados sinais de trauma em nenhum dos esqueletos. O esqueleto de Romito 2 apresentava uma estatura severamente reduzida (110 cm), sugerindo uma patologia esquelética rara denominada displasia acromesomélica. Contudo, tal diagnóstico não poderia ser confirmado de forma definitiva apenas através da análise osteológica. Curiosamente, a estatura da adulta Romito 1 (145 cm) era também inferior à média da altura adulta daquela era.

A equipa extraiu ADN do ouvido interno, uma das fontes mais fiáveis de preservação de ADN em esqueletos antigos. As evidências genéticas esclareceram, inicialmente, duas questões fulcrais. Contrariamente às hipóteses anteriores, comprovou-se que tanto Romito 1 como Romito 2 eram do sexo feminino. Num achado que acrescenta uma perspetiva crucial à interpretação do enterramento, a análise de ADN revelou, também, que eram familiares de primeiro grau — possivelmente, mãe e filha.

Em Romito 2, foi identificada uma variante homozigótica (duas cópias) no gene NPR2, que desempenha um papel vital no crescimento ósseo. Este achado genético confirmou o diagnóstico de displasia acromesomélica do tipo Maroteaux, uma condição hereditária raríssima caracterizada por uma deficiência de crescimento severa e um encurtamento acentuado dos membros.

Os dados de Romito 1 sugerem que esta era possivelmente portadora de uma cópia anómala do gene NPR2, o que constitui uma causa genética de baixa estatura moderada. Estas descobertas em indivíduos pré-históricos coincidem perfeitamente com as características clínicas de doentes modernos com uma ou duas cópias anómalas do referido gene.

«Podemos agora aplicar a ciência da análise de ADN antigo para confirmar mutações específicas e, por extensão, variantes genéticas particulares. Esta abordagem e estes métodos podem não só fornecer uma cronologia confirmada para a idade mínima de certas condições genéticas raras, como também levar à descoberta de variantes anteriormente desconhecidas. Espero que este seja o início de um novo campo de investigação que combine a especialização da genética médica, da paleogenómica e da antropologia biológica», considera Ron Pinhasi, investigador da Universidade de Viena, Áustria.

Daniel Fernandes, investigador do CIAS/FCTUC e primeiro autor do estudo, ressalva que «revelar que estes indivíduos eram ambos do sexo feminino e familiares de primeiro grau transforma este enterramento num estudo genético familiar. Embora a cobertura de ADN para o indivíduo mais velho fosse limitada, a sua estatura mais baixa reflete provavelmente um estado heterozigótico da mutação NPR2 — proporcionando uma perspetiva rara sobre como um único gene afetou diferentes membros da mesma família pré-histórica».

Do ponto de vista médico, os resultados lançam uma nova luz sobre o campo das doenças raras na história humana. Para além do feito técnico, as descobertas transmitem uma mensagem humana. Apesar das severas limitações físicas, Romito 2 sobreviveu até ao final da adolescência ou idade adulta — sugerindo cuidados sociais contínuos numa comunidade de caçadores-recoletores há mais de doze milénios.

O estudo destaca como as ferramentas desenvolvidas para a genética clínica moderna podem iluminar a história humana, unindo a medicina, a genómica e a arqueologia — e lembrando-nos de que as doenças raras, e as pessoas que com elas vivem, sempre fizeram parte da narrativa humana. Universidade de Coimbra - Portugal

Portugal - Investigadoras do Instituto de Investigação e Inovação em Saúde ajudam a desvendar crimes sexuais

Nova tecnologia de ADN vai ajudar a separar e a analisar amostras complexas que contêm misturas biológicas da vítima e do agressor

Contribuir para a resolução de crimes de agressão sexual, que afetam uma em cada 10 mulheres em toda a Europa, e que aumentaram 10% em 2021-2022, é o grande objetivo do CapCell, um projeto recentemente financiado com 4,5 milhões de euros pelo programa Horizonte Europa do cluster CL3 Civil Security for Society e que tem como parceiro o Instituto de Investigação e Inovação em Saúde da Universidade do Porto (i3S).

Denominado «Investigação inovadora de vestígios forenses através da microfluídica e da genómica de uma única célula – CapCell», o projeto será desenvolvido por um consórcio que envolve 13 parceiros (incluindo o i3S) de oito países europeus, e será coordenado pela Universidade de Maastricht, num esforço conjunto de institutos de investigação, agentes da autoridade e parceiros da indústria para desenvolver novas metodologias que revolucionem os métodos de análise de ADN para aplicações forenses. Em Portugal, o projeto será coordenado pelas investigadoras Catarina Xavier e Nádia Pinto, do Grupo de Genética Populacional e Evolução – enquadrado na linha de investigação Models in Bioscience (MoBio) – do i3S, que vai receber mais de 200 mil euros para analisar e interpretar dados forenses.

O principal objetivo deste projeto europeu, explica Nádia Pinto, é “desenvolver metodologias e respetivas ferramentas de análise que ajudem a separar e a analisar amostras complexas que contêm misturas biológicas de duas fontes distintas, a vítima e o agressor”.

Atualmente, os métodos forenses ainda têm dificuldade em separar e analisar vestígios biológicos quando contêm células de vários contribuintes ou quando as provas são escassas ou degradadas, levando a resultados que não podem ser usados em tribunal. Isto significa que muitos casos são arquivados e muitos crimes permanecem sem solução e as vítimas ficam sem justiça. O CapCell pretende colmatar esta lacuna, fornecendo novas tecnologias que tornem a perfilagem de ADN mais fiável, mesmo nos casos mais complexos.

Recorrendo a tecnologias de microfluídica e genómica de célula única, “vamos conseguir contornar as limitações das misturas de ADN e identificar autores de crimes em casos em que os métodos convencionais continuam a falhar”. Isto pressupõe, adianta, “o desenvolvimento de protocolos específicos de sequenciação de nível forense, pipelines de análise de dados e diretrizes de interpretação para se adaptarem às especificações de célula única”, acrescenta Catarina Xavier.

Na sequência de todo este trabalho, explica Nádia Pinto, será desenvolvido “um kit móvel com o objetivo de capturar, selecionar, isolar, sequenciar e interpretar células individuais. Será o primeiro sistema forense modular capaz de extrair e analisar células únicas a partir de provas de misturas de ADN, permitindo gerar perfis de ADN de fonte única mesmo a partir de amostras altamente complexas”. Uma vez concluído, o kit poderá ser adotado por institutos forenses e autoridades policiais em toda a Europa no seu trabalho diário.

Dentro do consórcio, o i3S irá co-liderar uma parte do trabalho, juntamente com o Instituto Forense dos Países Baixos, dedicado à análise e interpretação de dados. A vasta experiência do grupo de Genética Populacional e Evolução do i3S, em particular na “análise estatística de misturas e na conceção de pipelines bioinformáticos para a análise de dados de sequenciação de nova geração segundo critérios forenses, será uma contribuição valiosa para o consórcio”, sublinha Catarina Xavier.

Especificamente, o i3S estará envolvido no desenvolvimento de ferramentas bioinformáticas e de diretrizes de interpretação estatística dos dados de sequenciação de uma única célula, alavancados pela aprendizagem automática para automatizar o processo forense. Esta participação “num dos maiores e mais relevantes consórcios da área da investigação em medicina legal e genética forense”, acrescenta Nádia Pinto, “demonstra claramente o impacto que o grupo e o i3S têm na comunidade internacional de investigação em genética forense”.

Sobre o cluster Horizon Europe CL3 Civil Security for Society

O objetivo fundamental do cluster CL3 do Horizonte Europa é “Proteger melhor a UE e os seus cidadãos contra o crime e o terrorismo”, centrando-se na melhoria das metodologias de investigação forense europeias, na recolha de provas e nos intercâmbios transfronteiriços. Nesta candidatura foram apresentadas 126 propostas para oito tópicos (34,2 milhões de euros de financiamento estimado).

No tópico 02 Open topic, foram submetidas 23 propostas, tendo sido aceites para financiamento apenas três (13% de taxa de sucesso), duas das quais com a participação do i3S através de investigadores do grupo de Genética Populacional e Evolução – linha de investigação MoBio. Universidade do Porto - Portugal

 

 

Espanha - Eliminadas mutações genéticas que originam alguns dos cancros mais mortais

Um grupo de cientistas espanhóis deu um passo importante na luta contra o cancro ao conseguir eliminar, em laboratório, mutações genéticas responsáveis por alguns dos tumores mais agressivos. O avanço foi possível graças a uma técnica de edição de ADN de alta precisão.

Investigadores da Universidade de Granada, em Espanha, conseguiram detetar e eliminar mutações no gene KRAS que podem impulsionar o desenvolvimento de vários tipos de cancro, avançou esta semana a Europa Press.

"O estudo representa um marco ao demonstrar que é possível eliminar mutações-chave diretamente do ADN tumoral. (...) Pode redefinir a forma como abordamos certos tipos de cancro", disse o professor da Universidade de Granada e líder da investigação do Genyo, Pedro P. Medina.

O gene KRAS atua como um interruptor molecular que informa as células sobre quando devem crescer e dividir-se, segundo os investigadores do Centro de Investigação Genómica e Oncológica da Pfizer da Universidade de Granada e do Governo Regional da Andaluzia, que realizaram o estudo, em Espanha.

“Interruptor molecular” fora de controlo

De acordo com o estudo, publicado na revista científica Nature Communications, quando o KRAS sofre uma mutação, "este interruptor fica preso na posição ligado", causando uma multiplicação descontrolada" que resulta em tumores agressivos e um mau prognóstico (previsão sobre o desenvolvimento de uma doença), refere a Europa Press.

As mutações do gene KRAS causam cancro do pulmão, do pâncreas e do cólon, alguns dos mais letais, segundo a investigação.

Para eliminar as mutações associadas ao crescimento tumoral, os investigadores desenvolveram uma terapia baseada no sistema de edição genética HiFi-Cas9.

"Em vez de bloquear a proteína já produzida pela célula, pensamos eliminar a mutação na sua origem genética. Desta forma, o tumor perde a base para o seu crescimento", indicou Medina.

Edição genética de "alta-fidelidade" mostra resultados promissores

O sistema utilizado permite aos cientistas editar o DNA com precisão, cortando e modificando genes específicos para tratar doenças, sendo este, uma versão de "alta-fidelidade do sistema de edição genética CRISPR-Cas9", segundo a Europa Press.

A estratégia foi validada em testes com células e em tecidos de ratos com cancro do pulmão.

Nas células, a edição genética "reduziu drasticamente a viabilidade das células tumorais portadoras do KRAS mutado", segundo a Europa Press.

Nos tecidos de ratos, a edição com HiFi-Cas9 atrasou "significativamente o crescimento tumoral" e em alguns casos, a eficácia foi ainda superior à do medicamento para o cancro do pulmão Sotorasibe, segundo a mesma fonte.

Medina indicou que a terapia ainda não pode ser usada nos pacientes e destacou que é necessário descobrir como utilizar a edição com HiFi-Cas9 de forma eficiente, garantindo a segurança dos utentes a longo prazo. In “Sapo” – Portugal com “Europa Press” e “Lusa”

Brasil - Cientistas extraem ADN de esqueleto com dez mil anos e desvendam história antiga do continente americano

Uma equipa de cientistas internacional, da qual faz parte Claudia Cunha, investigadora do Centro de Investigação em Antropologia e Saúde (CIAS) da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), conseguiu extrair ADN de esqueleto com dez mil anos de idade, conhecido como Luzio. 

Os resultados, publicados hoje na Nature Ecology & Evolution, mostram que Luzio é um antepassado das populações nativas americanas atuais e que, portanto, a hipótese de que os primeiros brasileiros pertenceriam a uma população distinta estava equivocada.

«O estudo incluí o maior conjunto de dados genomas antigos do Brasil para demonstrar que as comunidades costeiras da Antiguidade Ameríndia (Sambaquis) não representam uma população geneticamente homogénea. Além disso, este é o primeiro estudo genético que abarca uma região tão grande e este número de indivíduos para o país. Através da sequenciação genética de ADN antigo, produzimos dados de 34 indivíduos com dez mil anos das regiões de Costa Atlântica, Lagoa Santa, Baixo Amazonas e Nordeste do Brasil», revela a Claudia Cunha, coautora do artigo.

Os sambaquis, que são construções verticais feitas em conchas, foram estabelecidos há cerca de oito mil anos, ao longo de mais de três mil quilómetros na costa leste da América do Sul. «Segundo registos arqueológicos, os construtores de sambaquis partilhavam algumas semelhanças culturais. No entanto, ao contrário do que se esperava, estes grupos de pessoas apresentaram diferenças genéticas significativas, possivelmente devido a contactos regionais com grupos do interior», afirmam os autores.

«Estas relíquias culturais, conhecidas como sambaquis, foram construídas ao longo de sete mil anos, sendo constituídas principalmente por conchas, sedimentos e outros resíduos diários. Os sambaquis foram utilizados por antigas populações indígenas como moradias, cemitérios e demarcação territorial, estando entre os fenómenos arqueológicos mais fascinantes da América do Sul pré-colonial», explica Tiago Ferraz, primeiro autor do estudo e especialista no Museu de Arqueologia e Etnologia da Universidade de São Paulo, no Brasil.

Segundo a investigadora do CIAS, os sambaquis sempre foram construídos de forma semelhante durante um longo período de tempo numa vasta área. As comunidades associadas partilhavam semelhanças culturais. As suas origens, história demográfica e encontros com caçadores-coletores vindos do interior do início do Holocénico, juntamente com seu rápido desaparecimento, levantaram várias questões, que são exploradas neste estudo.

«Extrair o ADN do esqueleto de Luzio era uma peça central que faltava para se desvendarem as origens dos primeiros americanos. Os resultados obtidos mostram de forma clara que não existiu no passado uma população humana diferente na América, como se acreditou por décadas», asseguram os cientistas internacionais.

Com este estudo os investigadores mostram que os primeiros caçadores-coletores do Holocénico são geneticamente distintos uns dos outros e de populações posteriores no leste da América do Sul. Tal sugere que não houve relações diretas com os grupos costeiros posteriores. As análises da equipa indicam ainda que os grupos contemporâneos de sambaquis da costa sudeste do Brasil, por um lado, e da costa sul do Brasil, por outro, eram geneticamente heterogéneos.

Resumindo, «os resultados publicados mostram que as comunidades de sambaquis nas costas sul e sudeste não representam populações geneticamente homogéneas. Ambas as regiões apresentaram trajetórias demográficas distintas, possivelmente devido à baixa mobilidade dos grupos litorâneos. Isto contrasta com as semelhanças culturais descritas no registo arqueológico. Precisamos de realizar mais estudos regionais e em microescala para aprender mais sobre a história genómica da América do Sul», concluem.

O estudo “Genomic history of coastal societies from eastern South America” contou com a participação da FCTUC, da Universidade de São Paulo e da Universidade de Tübingen, Universidade de Coimbra - Portugal